problème de distinction hybridation/promotion/orbitales moléculaires

Juliette Nadeau
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problème de distinction hybridation/promotion/orbitales moléculaires

Messagepar Juliette Nadeau » 23 sept. 2017, 15:34

Bonjour ,
J'aurai une petite question (bon en fait c'est un euphémisme ma question est super longue mais c'est pour ne pas décourager les éventuelles personnes qui pourraient me répondre! :lol: )
En fait j'ai l'impression d'avoir plutôt réussi à comprendre chaque type de mécanisme vu en chimie pour le moment (hybridation, promotion, représentation de Lewis, VSEPR, hyper/hypovalence, diagramme énergétique des OM, ...) mais lors des QCM je suis perdue sur quel phénomène est en jeu...
Je m'explique: est-ce que tous ces phénomènes sont à prendre en compte en même temps? Comment puis je savoir si je dois utiliser tel ou tel mécanisme?
Lorsqu'on demande par exemple si la molécule CH2 existe: dois-je tenir compte d'une promotion du carbone lui permettant de former 4 liaisons covalentes + une hybridation (qui du coup varie en fonction du fait que je prenne en compte ou pas la promotion) + un diagramme des orbitales moléculaires pour voir si l'indice de liaison est supérieur à 0 et donc si la molécule se forme? ou je dois juste utiliser le modèle de Lewis et dire que les éléments ne respectent pas l'octet et que la molécule est sans doute trop instable pour exister ?
C'est en fait un soucis général de distinction de tous les modèles vus...Je me perds un peu sur les mécanismes à utiliser pour répondre aux questions ou j'ai sans doute mal compris un détail car si on doit faire toutes ces manipulations pour obtenir une réponse à un QCM ça me parait très long même avec de l'automatisation...
Je ne sais pas si j'ai été assez claire mais j'espère que quelqu'un pourra m'aider ! :P
Merci d'avance !!

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Olivier Fakih
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Re: problème de distinction hybridation/promotion/orbitales moléculaires

Messagepar Olivier Fakih » 23 sept. 2017, 19:21

Tout est lié en chimie... normalement que tu utilises l'une ou l'autre des méthodes, tu devrais tomber sur le même résultat, mais pour moi voir si en nombre de liaisons ça colle, c'est le plus rapide :

CH2 existe t-il ?

C fait quatre liaisons covalentes et H une

H-C-H pas possible

H=C=H pas possible

=> FAUX (et en dix secondes c'est réglé :p)

Ok c'est pas une belle démonstration comme on pourrait faire avec l'indice de liaison mais en PACES on vous demande de cocher des cases, pas de détailler vos raisonnements ;)
Olivier
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Juliette Nadeau
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Re: problème de distinction hybridation/promotion/orbitales moléculaires

Messagepar Juliette Nadeau » 23 sept. 2017, 20:53

Merci de m'aider!
Au début j'ai fait comme vous mais le soucis, c'est que la réponse au QCM est "la molécule existe même si elle est instable"...... :mrgreen:
De là ma question sur le besoin de faire les diagrammes des orbitales moléculaires complets.......

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Olivier Fakih
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Re: problème de distinction hybridation/promotion/orbitales moléculaires

Messagepar Olivier Fakih » 25 sept. 2017, 14:33

On peut se tutoyer :)

Bon, personnellement, je reste dubitatif devant cette correction...
Olivier
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Juliette Nadeau
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Re: problème de distinction hybridation/promotion/orbitales moléculaires

Messagepar Juliette Nadeau » 25 sept. 2017, 15:41

merci quand même d'avoir essayé de m'aider ! Je vais essayer de me renseigner auprès des professeurs!
Bonne journée!!

Guillian Billard
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Re: problème de distinction hybridation/promotion/orbitales moléculaires

Messagepar Guillian Billard » 27 sept. 2017, 16:52

J'ai eu un doute aussi.

D'après le raisonnement du professeur, la molécule existe effectivement.

On a une structure électronique externe 2s2 2p2 pour le carbone. Donc un doublet non liant sur 2s2 et deux électrons célibataires sur 2p2
Image

A partir de ce moment, la molécule CH2 existe. On aura un hydrogène qui ira faire une liaison covalente avec chaque électrons célibataires, donnant une structure électronique externe autour du carbone de ce style (ici, les électrons apportés par les hydrogènes sont en rouge):
Image

Sauf que voilà, on constate une orbitale vide. On est donc dans un cas d'hypovalence.

Ce que pourra faire le carbone, c'est une promotion d'électron.
Un électron de ns ira sur np. Ce qu'il faut bien prendre en compte, c'est que cette promotion d'électron possède un cout énergétique (c'est à dire qu'il faut donner de l'énergie à un atome pour qu'il puisse faire une promotion, ce qui fatalement augmente l'énergie de la structure)

Dans cette configuration, le carbone peut faire quatres liaisons
Image
(J'omet le phénomène d'hybridation qui n'a pas beaucoup d'importance dans cette explication et qui va juste permettre aux quatre cases quantiques d'être de même niveau énergétique)

Un point important, les choses les plus stables sont celles qui possèdent le moins d'énergie.
Faire des liaisons permet de réduire l'énergie de la structure, la promotion elle, entraîne un gain d'énergie pour la structure
Ainsi, la promotion ne pourra avoir lieu que si la formation de nouvelle liaisons abaissent plus l'énergie de structure que ce que la promotion en donne


Si je fais une sorte de "bilan énergétique comparatif" entre la configuration CH2 et CH4:

J'aurais mon carbone seul
Si il fait deux liaisons, son énergie s'abaisse, sa stabilité augmente, l'existence de cette molécule CH2 sera favorisé

Mais voilà

Le carbone pourra faire une promotion, qui va certes augmenter son énergie, mais va pouvoir aussi, de ce fait, faire deux nouvelles liaisons qui vont encore plus grandement diminué son énergie. La stabilité en sera d'autant plus grande, ce qui fait que CH4 sera encore plus favorisé que CH2


Mais ça ne veut pas dire pour autant que CH2 n'existe pas. CH2 est théoriquement possible, mais instable puis qu'il existe une forme plus stable. Ainsi, le CH2 est possible mais sa durée de vie est très courte. Il suffit qu'il soit en présence de source d'énergie (pour sa promotion) et d'hydrogènes pour qu'il forme une molécule de CH4 plus stable

De façon anecdotique, puis la prof ne l'a pas mentionné dans le cours, cette forme de carbone divalent s'appelle carbène et est un intermédiaire réactionnel

Juliette Nadeau
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Re: problème de distinction hybridation/promotion/orbitales moléculaires

Messagepar Juliette Nadeau » 27 sept. 2017, 17:19

Je comprends un peu mieux la logique je crois! Merci! :lol:


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